網格占據模流分析至關重要的一部分,將複雜的幾何結構劃分為微小元素,再透過求解器得到需要的結果,良好的網格品質能夠帶來更加精確的分析結果。對於幾何較單一或是較厚的產品,利用自動化的前處理功能即可生成高品質的網格模型,但若是遇到需要網格精度較高或是尺寸較小的產品,例如光學、RTM或是其他特殊製程,則建議手動建立網格,此方式更容易控制網格品質以達到求解器的需求。
Moldex3D Studio的建構網格(Structure Mesh)提供了多樣的工具來直接完成前處理的網格建模,此功能包含表面網格與實體網格的生成與建立,針對網格精度需求高的產品,提供使用者以人工的方式更彈性地搭建網格對應各式不同情境。以下將以一模四穴的鏡片作為例子,說明如何在Studio手動建立網格。
步驟1、前置作業:幾何分割
在Studio的專案中匯入幾何,在建立網格前先做一些處理,使用工具(Tool)頁的投射曲線(Project Curve)、萃取面(Extract Face)、分割面(Divide Face)等工具來分割模型或擷取所需的幾何面與特徵線。最後模型簡化成1/4對稱模型,且為分割後的各組件設置屬性。工具頁的功能,操作請參考其他相關介紹,本文不做細節說明。
步驟2、生成鏡片網格
Region 1:
- 由Mesh工具列點選建構網格(Structure Mesh)即可進入建構網格的介面。首先建立Region 1的網格,選擇建立O-grid面(O-grid Face),依序以Region 1定義O-grid的中心、半徑與平面,點擊OK後即會產生包含12個曲面的O-grid面。再利用O-grid面透過萃取面(Extract Face)與分割面(Divide Face)功能分割Region 1的面,幫助使用者建立結構化的表面網格。(註:須注意建構網格(Structure Mesh)僅出現在Solid網格模式中並且需要Mesh授權來啟用。)
- 接著使用撒點(Seeding)、建立面上網格(Create Face Mesh),為Region 1面的一角生成三個表面網格,再利用合併(Combine)成一表面網格。在Region 1於底面對應的一角重複同樣操作生成表面網格,接著使用兩個面建立(Create by 2 Faces)選擇兩個表面網格來生成一實體網格,如此一來便完成Region 1四分之一的實體網格。(註:請注意撒點時需確認各面互相交界處的撒點數一致,如用兩個面建立網格時,兩表面網格拓樸須一致,若拓樸不同或對應節點選擇錯誤,實體網格將會建立失敗,故撒點時即須注意。若有需要可使用導引線(Guide Curve)或漸變(Biasing),但本文之撒點皆不設置漸變(=None)及額外的導引線)
Region 2:
- 先使用Tool工具列的平面線建面(Planar Surface)功能生成一曲面,再利用撒點、建立面上網格、合併建立側邊的表面網格,並使用3D旋轉(3D Rotate)功能將表面網格複製到特徵線交界處。
- 準備好表面網格後,使用旋轉建立(Create by Revolve)、兩個面建立(Create by 2 Faces)的功能建立Region 2的實體網格。
完成Region 1與Region 2的實體網格後,可透過檢查接觸邊界(Check Contact Boundary)來確定接觸面的網格是否有交錯(Intersection),若檢測出Region 1與2間存在不匹配,這時則可用對齊節點(Align Nodes)的功能,將不同區塊的實體網格間節點對上。接著,將實體網格的屬性設為塑件(Part),並使用Tool工具列的鏡射(Mirror),由1/4網格生成其他3/4再合併成一完整鏡片的實體網格。(註:合併實體網格要有定義網格屬性,若無定義則會跳出警告視窗提醒使用者。)
步驟3、生成澆口網格
取出與進澆面接觸的表面元素(使用Extract Mesh 與Extract Element),再使用掃掠建立(Create by Sweep)的功能(兩個模式皆可),沿著幾何邊生成澆口網格。
在建立另一部分澆口的實體網格前,需要先以取出網格(Extract Mesh)與取出元素(Extract Element)功能來從剛才建立的實體網格上取出表面網格,再用撒點(Seeding)、建立面上網格(Create Face Mesh)建立其他所有面的表面網格。使用放樣建立(Create by Lofting)網格的時候,先選擇起始網格與終止網格(橘色),再選擇側邊的網格(藍色),按下OK後即可建立實體網格。
步驟4、生成流道網格
取出前一個步驟所建立的澆口的表面網格,作為分流道的起始網格,使用平面線建面、撒點、建立面上網格、合併等功能來生成另外一端的表面網格,再由這兩個表面網格建立分流道的實體網格。
接下來建立豎澆道的網格。建立兩O-grid面並使用分割的功能萃取四分之一的曲面,接著建立側邊的曲面與表面網格。
在中心面建立表面網格,由兩個表面網格建立實體網格。取出側邊表面元素,並由兩表面網格建立實體網格,以相同方式建立另外一側網格,注意層數需一致,完成後合併實體網格,並取出上表面與下表面的網格。
接下來,建立豎澆道上半與下半冷料井的部分,如圖建立O-grid面並取出四分之一的曲面,於曲面上生成表面網格,接下來即可使用兩表面網格建立上半部分與冷料井的實體網格。
檢查豎澆道實體網格的接觸邊界,確認網格節點都有對齊後,將屬性設為流道後合併為一塊,接著使用鏡射的功能複製其他3/4再合併,建立完整的一模四穴模型。
步驟5、分析
接著,在Studio進行分析的相關設定,包含材料、製程條件、分析順序與計算參數,並提交分析。